本發(fā)明涉及巖體磁數據處理，具體涉及一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法。

背景技術：

1、大部分船舶都是由鋼材等鐵磁材料建造，這些材料產生的磁場不僅可能干擾某些船載設備的正常運行，還可能對船舶的隱蔽性和安全性造成威脅，為減小船舶在建造與航行過程中由鐵磁性船殼等結構所產生的磁場，需將船舶停泊在一個施加強交變衰減脈沖磁場的無磁空間區(qū)域進行退磁即可實現，而在工程實踐中，建造這樣的空間要求其空間內無(除船舶外)其他磁性材料的干擾，這樣的空間區(qū)域叫做磁性控制區(qū)，在磁性控制區(qū)內的要求地磁環(huán)境均勻且無明顯畸變，建造磁性控制區(qū)的材料也要求采用無磁或低磁材料構成。

2、由于磁性控制區(qū)對地理磁環(huán)境要求較高，將磁性控制區(qū)剖分為均勻的矩形網格，所有網格的磁感應強度垂向分量最大值及最小值之差不大于100nt，才能滿足船舶消磁時對場地的消磁要求；但在磁性控制區(qū)建設過程中，由于實際建設成本與地理位置條件的限制，磁性控制區(qū)域內可能會受到所在地域巖層的磁性巖體的影響，導致磁性控制區(qū)內出現磁異常區(qū)域，從而對船舶磁性測量與磁性處理相關工作產生一定程度的影響。

3、由于磁性控制區(qū)所在地域可能存在磁性巖體的問題，當前采取完全挖除磁性礦石的方式土建施工成本巨大，且容易延長工程建設時間，因此對磁性控制區(qū)的磁性巖體進行磁場評估以進行下一步施工決策顯得尤為重要。

技術實現思路

1、為了解決現有技術中存在的問題，本發(fā)明提供一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法。該方案包括：對目標磁性巖體進行采樣獲取測量數據與磁性參數；對目標磁性巖體的磁性參數進行反演獲取優(yōu)化后的磁性參數；根據優(yōu)化后的磁性參數建立磁滯回線；利用j-a磁滯模型對優(yōu)化后的磁性參數進行再優(yōu)化，得到最優(yōu)磁性參數；根據目標磁性巖體的測量數據建立系數矩陣，并結合最優(yōu)磁性參數計算目標磁性巖體的磁場；對目標磁性巖體的磁場進行正演計算，獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域進行評估。本發(fā)明提出的磁異常評估方法能夠精確評估礦脈的磁性特征，從而為工程師提供更為準確的地下情況數據，得出極端情況下磁異常大小，幫助制定更為合理的施工方案。

2、本發(fā)明采用如下技術方案，一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，包括：

3、對目標磁性巖體進行采樣，獲取目標磁性巖體的測量數據與磁性參數；

4、利用差分進化算法對所述目標磁性巖體的磁性參數進行反演，獲取優(yōu)化后的磁性參數；

5、根據優(yōu)化后的磁性參數建立目標磁性巖體的磁滯回線；利用目標磁性巖體的j-a磁滯模型對優(yōu)化后的磁性參數進行再優(yōu)化，得到最優(yōu)磁性參數；

6、根據目標磁性巖體的測量數據建立系數矩陣，并結合所述最優(yōu)磁性參數計算目標磁性巖體的磁場；

7、對所述目標磁性巖體的磁場進行正演計算，獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域進行評估。

8、進一步的，所述目標磁性巖體的測量數據與磁性參數，包括：

9、對目標磁性巖體進行采樣得到采集的礦石，所述測量數據包括：礦石尺寸、礦石形狀參數、礦石在巖脈的位置參數以及測量平面上各個測量點的位置參數；

10、所述磁性參數包括：磁化強度、磁導率以及矯頑力。

11、進一步的，利用差分進化算法對所述目標磁性巖體的磁性參數進行反演，包括：

12、利用差分進化算法建立目標磁性巖體的反演模型，將磁性礦石的磁性數據作為反演模型的輸入；

13、對目標礦石進行網格剖分，根據目標磁性巖體的磁性數據與反演模型獲取目標磁性巖體對應擬合剖分網格的磁化強度；

14、根據目標磁性巖體的磁性數據對擬合剖分網格的磁化強度進行迭代優(yōu)化，得到優(yōu)化后的磁性參數。

15、進一步的，所述目標磁性巖體的j-a磁滯模型表達式為：

16、

17、其中，m為磁化強度，man為無磁滯磁化強度，he為有效磁場強度，δm為限制系數，α為磁疇內耦合平均場參數，c為可逆系數，k為釘扎系數，δ為方向系數，表示關于磁滯回線的一階微分方程。

18、進一步的，對優(yōu)化后的磁性參數進行二次優(yōu)化，包括：

19、對目標磁性巖體進行多個幅值磁場衰減的沖擊以及對應多個大小的磁場磁化處理，得到不同磁化狀態(tài)下的優(yōu)化后的磁性參數；

20、根據不同磁化狀態(tài)下優(yōu)化后的磁性參數建立對應多個磁滯回線，根據建立的多個磁滯回線對優(yōu)化后的磁性參數進行再優(yōu)化，得到最優(yōu)磁性參數；

21、采用映射關系將最優(yōu)磁性參數映射至目標磁性巖體的各個擬合剖分網格。

22、進一步的，計算目標磁性巖體的磁場的方法為：

23、利用積分方程法對目標磁性巖體設定測量平面，根據目標磁性巖體的擬合剖分網格與設定測量平面的位置關系建立系數矩陣；

24、根據最優(yōu)磁性參數與所述系數矩陣進行矩陣運算，得到目標磁性巖體的磁場。

25、進一步的，對所述目標磁性巖體的磁場進行正演計算，包括：

26、在目標磁性巖體使用最大磁導率的情況下，設定磁性巖體在磁導率為變化量的膨脹系數；所述膨脹系數表示磁性巖石占總磁性巖體的比例以及磁性巖石磁性參數的設定范圍；

27、根據所述膨脹系數結合正演計算模型，獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域。

28、進一步的，獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域進行評估，具體為：

29、分別對目標磁性巖體的磁異常區(qū)域、測量平面以及擬合剖分網格進行繪圖，根據磁異常區(qū)域與擬合剖分網格之間的位置關系，建立目標磁性巖體的磁場分布圖；

30、根據目標磁性巖體的測量平面中各個測量點與所述磁場分布圖，利用等高線繪圖方法建立目標磁性巖體的三維磁場分布圖；

31、根據所述三維磁場分布圖對磁異常區(qū)域進行觀察評估。

32、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明提出的磁異常評價方法，能夠準確模擬和分析磁性巖體產生的磁場，通過對采集礦石樣本進行分析，能夠獲取這些樣本的磁性特征，進而對整個磁性巖體的磁場分布進行高精度推算；本發(fā)明在推算過程中通過關注磁異?，F象進行磁異常的評估，能夠深入理解磁性巖體的地質特性，并為磁性控制區(qū)的決策方案提供堅實的科學基礎；建立j-a磁滯模型能夠更好得到巖石樣本以及磁性巖體的全方位數據，通過調整和優(yōu)化相關參數，還能夠分析在極限情況下可能出現的磁異常情況，為解決磁異常問題提供全方位的數據支撐。

33、本技術的應用不僅限于地質勘探領域，同樣對土木工程，船體以及衛(wèi)星等磁性評估具有重要意義。在土木工程建設中，避免磁性控制區(qū)中出現磁異常區(qū)域至關重要，因為磁異?？赡軐ㄔO項目的穩(wěn)定性、安全性和效率產生嚴重影響。傳統的處理方法往往需要對磁性巖體進行挖除，這不僅需要巨大的人力物力投入，還可能對生態(tài)環(huán)境造成破壞。而本技術通過精確的磁場推算和磁異常反演，能夠預先識別并規(guī)避潛在的磁異常區(qū)域，從而大幅降低土木建設施工成本，并提高項目的整體效益。

技術特征：

1.一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于，包括：

2.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：所述目標磁性巖體的測量數據與磁性參數，包括：

3.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：利用差分進化算法對所述目標磁性巖體的磁性參數進行反演，包括：

4.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：所述目標磁性巖體的j-a磁滯模型表達式為：

5.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：對優(yōu)化后的磁性參數進行二次優(yōu)化，包括：

6.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：計算目標磁性巖體的磁場的方法為：

7.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：對所述目標磁性巖體的磁場進行正演計算，包括：

8.根據權利要求1所述的一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法，其特征在于：獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域進行評估，具體為：

技術總結
本發(fā)明涉及巖體磁數據處理技術領域，具體涉及一種基于磁性巖體參數反演的磁性控制區(qū)磁異常評估方法。對目標磁性巖體進行采樣獲取測量數據與磁性參數；對目標磁性巖體的磁性參數進行反演獲取優(yōu)化后的磁性參數；根據優(yōu)化后的磁性參數建立磁滯回線；利用J?A磁滯模型對優(yōu)化后的磁性參數進行再優(yōu)化，得到最優(yōu)磁性參數；根據目標磁性巖體的測量數據建立系數矩陣，并結合最優(yōu)磁性參數計算目標磁性巖體的磁場；對目標磁性巖體的磁場進行正演計算，獲取目標磁性巖體的磁異常區(qū)域進行評估。本發(fā)明提出的磁異常評估方法能夠精確評估礦脈的磁性特征，從而為工程師提供更為準確的地下情況數據，得出極端情況下磁異常大小，幫助制定更為合理的施工方案。

技術研發(fā)人員：奉之翔,周國華,劉月林,李志新,吳軻娜,劉勝道,唐烈崢,卞強
受保護的技術使用者：中國人民解放軍海軍工程大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2025/1/2